JP4380491B2 - 回転駆動機の評価装置及び方法、補正操作量設定装置及び方法、制御装置及び方法、並びにプログラム - Google Patents

Description

本発明は、直流モータ等の回転駆動機において生じる周期的速度変動（詳しくはその位相角や振幅等）を評価するための評価装置及び方法、その評価結果に基づき回転駆動機の周期的速度変動を抑制するのに適した補正操作量を設定する補正操作量設定装置及び方法、その設定された補正操作量を利用して回転駆動機の駆動を制御する制御装置及び方法、並びに、回転駆動機の周期的速度変動の評価をコンピュータにて実行するためのプログラムに関する。

従来より、例えば、インクジェットプリンタでは、記録ヘッドを搭載するために、ガイド軸に沿って往復動可能なキャリッジを備えており、このキャリッジは直流モータによって駆動される。

ところで、直流モータは、その構造上の理由により、駆動電流や駆動電圧が一定であっても、モータ軸が一回転する間のトルクが均一ではなく、いわゆるコギング周期という周期的なトルク変動を生じることから、直流モータの回転速度は周期的に変動し、結果として、直流モータの回転により往復動されるキャリッジの移動速度が変動することがあった。

そして、このようにキャリッジの移動速度が変動し、その移動速度が高くなると、記録ヘッドから吐出されたインクは、記録媒体上での間隔が広くなるので、その部分の色が薄くなり、逆に、キャリッジの移動速度が低くなると、記録ヘッドから吐出されたインクは、記録媒体上での間隔が狭くなるので、その部分の色が濃くなってしまう。

つまり、直流モータの回転速度変動に伴いキャリッジの移動速度が変動すると、本来一定の濃度で記録すべき領域であっても、色の濃い領域と薄い領域とが交互に現れ、縞模様となってしまうのである。

一方、こうした問題を防止するために、従来より、直流モータの駆動信号に、コギング周期と同一周期で位相が反転した周期的な信号を重畳することにより、モータにコギングトルクとは逆位相のトルクを発生させて、直流モータの周期的速度変動を相殺することが行われている。

また、このように直流モータの周期的速度変動を相殺するためには、相殺すべき回転速度変動と逆位相の信号を生成する必要があることから、従来では、例えば、直流モータの回転に同期して一回転あたり所定数のパルスを発生させてそのパルスの周期を測定し、測定したパルス周期を予め設定された回転速度でモータが回転したときの基準周期と比較することにより、各パルス周期毎の回転速度誤差データを求め、更に、その回転速度誤差データと一回転前の回転速度誤差データとを夫々加算平均することにより、各パルス周期毎の平均回転速度誤差データを求め、各平均回転速度誤差データの中から誤差データが最大となるパルスをもとに、駆動信号に加える信号（正弦波）の位相を設定することが提案されている（例えば、特許文献１等参照）。
特開平６−２２５５８０号公報

しかしながら、上記提案の技術では、直流モータの一回転当たりに複数の平均回転速度誤差データを求め、その値から直流モータの回転速度変動の位相を特定して、駆動信号に加える回転変動相殺用の信号の位相を設定しているため、直流モータの一回転を一周期とする速度変動を抑制するための正弦波の位相は設定できるものの、例えば、キャリッジを移動させるためにモータ軸に接続されるベルトやプーリ等、直流モータのモータ軸に接続された負荷によって生じる周期的速度変動（つまりベルトやプーリの回転によって生じる周期的速度変動）の位相を特定して、直流モータの回転に同期しない周期的速度変動を抑制する、といったことはできなかった。

本発明は、こうした問題に鑑みなされたもので、直流モータ等の回転駆動機において、その回転に同期して生じる周期的速度変動だけでなく、回転駆動機の駆動軸に接続された負荷によって生じる周期的速度変動についても正確に評価できる評価装置及び方法、その評価結果に基づき回転駆動機の周期的速度変動を抑制するのに適した補正操作量を設定し得る補正操作量設定装置及び方法、その設定された補正操作量を利用して回転駆動機を最適に駆動制御し得る制御装置及び方法、並びに、回転駆動機の周期的速度変動の評価をコンピュータにて実行するためのプログラム、を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、回転駆動機の周期的速度変動に含まれる特定周期の周期変動成分を評価するための評価装置であって、回転駆動機の基準速度に対する回転速度変動を検出する回転速度変動検出手段と、前記特定周期かつ所定の位相角を有する参照信号を生成する参照信号生成手段と、前記回転速度変動検出手段にて検出された回転速度変動と前記参照信号生成手段にて生成された参照信号とを積和演算することにより、前記回転速度変動検出手段にて検出された回転速度変動に含まれる前記特定周期成分の前記位相角における変動の強さを検出する積和演算手段と、を備えたことを特徴とする。

このように構成された請求項１に記載の評価装置によれば、ＦＦＴ等の複雑な計算を行うことなく、比較的簡単な積和演算により、回転駆動機の周期的速度変動のうち、参照信号の周期に対応した特定周波数成分の、特定位相での強さを検出することができる。従って、参照信号の周期（換言すれば周波数）を任意に設定することにより、回転駆動機の所望周波数での速度変動を評価することができる。

次に、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の回転駆動機の評価装置において、前記参照信号生成手段は、前記特定周期で互いに位相角の異なる複数の参照信号を生成し、前記積和演算手段は、前記参照信号生成手段にて生成された各参照信号毎に前記回転速度変動との積和演算を行うことにより、前記各参照信号に対応する各位相角毎に前記変動の強さを検出することを特徴とする。

従って、請求項２に記載の評価装置によれば、回転駆動機の周期的速度変動の強さと特定周波数成分の位相角との関係（換言すれば、位相角によって回転駆動機の周期的速度変動の強さが変動していく様子）を検出することができる。

また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の回転駆動機の評価装置において、前記積和演算手段にて前記各参照信号毎に得られた積和演算結果に基づき、前記回転駆動機の回転速度変動に含まれる前記特定周期成分の位相角を推定する位相角推定手段を備えたことを特徴とする。

つまり、積和演算手段による積和演算結果は、回転駆動機の回転速度変動と各参照信号との相関を表しており、参照信号の設定にもよるが、通常は、これらの位相ずれが小さいほど大きく、位相ずれが大きいほど小さくなる。

そこで、請求項３に記載の評価装置においては、参照信号による積和演算結果から回転速度変動の位相に最も近い参照信号を選択して、その参照信号の位相に基づき、回転速度変動に含まれる特定周波数成分の位相角を推定するのである。

よって、この請求項３に記載の回転駆動機の評価装置によれば、回転駆動機の回転速度変動のうち、所望周波数の速度変動の位相角を正確に検知できる。
また次に、請求項４に記載の発明は、請求項２又は請求項３に記載の回転駆動機の評価装置において、前記積和演算手段にて前記各参照信号毎に得られた積和演算結果に基づき、前記回転駆動機の回転速度変動に含まれる前記特定周期成分の振幅を推定する振幅推定手段を備えたことを特徴とする。

つまり、積和演算手段による積和演算結果は、回転駆動機の回転速度変動に含まれる特定周波数成分の振幅に応じて変化することから、本発明では、積和演算手段にて得られた積和演算結果に基づき、回転速度変動に含まれる特定周波数成分の振幅を推定するようにしている。

よって、この請求項４に記載の回転駆動機の評価装置によれば、回転駆動機の回転速度変動のうち、所望周波数の速度変動の振幅を検知できる。
特に、上記提案の技術では、直流モータの回転に同期した周期的速度変動を相殺するために駆動信号に加える信号（正弦波）の位相は設定できるものの、直流モータの周期的速度変動の振幅は検出することはできず、駆動信号に加える信号（正弦波）の振幅を最適値に設定することはできないという問題があったが、この請求項４に記載の評価装置によれば、回転駆動機の周期的速度変動の振幅を検知できることから、この検知結果を用いて回転変動相殺用の入力信号の振幅を設定するようにすれば、回転駆動機の周期的速度変動を良好に抑制できるようになる。

次に、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の回転駆動機の評価装置において、前記振幅推定手段は、前記積和演算手段にて各参照信号毎に得られた積和演算結果の絶対値の最大値に基づき、前記回転駆動機の回転速度変動に含まれる前記特定周期成分の振幅を推定することを特徴とする。

詳細は後述実施例にて説明するが、回転駆動機の回転速度変動に含まれる特定周波数成分の振幅は、理論上、積和演算結果の絶対値の最大値を用いれば、最も明確な関係で表すことができることから、請求項５に記載の装置によれば、回転速度変動に含まれる特定周波数成分の振幅を最も精度よく推定することができる。

また、請求項６に記載の発明は、請求項４又は請求項５に記載の回転駆動機の評価装置において、前記積和演算手段が積和演算に用いる回転速度変動及び参照信号のデータ長は、前記参照信号の一周期分相当のデータ数の略整数倍であることを特徴とする。

この請求項６に記載の評価装置のように、積和演算に用いる回転速度変動及び参照信号のデータ長を参照信号の一周期分相当のデータ数の略整数倍にすれば、回転駆動機の周期的速度変動に含まれる特定周波数成分の位相に左右されることなく、その特定周波数成分の振幅を推定することができ、最も正確な推定結果を得ることができる。

また次に請求項７に記載の発明は、請求項１〜請求項６の何れかに記載の回転駆動機の評価装置において、前記参照信号生成手段は、前記参照信号として、一周期の平均値が零となる信号を生成することを特徴とする。

この請求項７に記載の評価装置のように、特定周期で周期的に変化する参照信号の平均値を「零」に設定すれば、積和演算手段における積和演算によって、回転駆動機の周期的速度変動に含まれる特定周波数成分の変動の強さを精度よく検出することができ、延いては、回転駆動機の周期的速度変動に含まれる特定周波数成分の位相や振幅を精度よく推定できることになる。

また次に請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の回転駆動機の評価装置において、前記参照信号生成手段は、前記参照信号として正弦波を生成することを特徴とする。
一般に、回転駆動機の周期的速度変動は、正弦波からなる各種周波数成分を合成したものとして表すことができることから、請求項７に記載の評価装置のように、参照信号を正弦波にすれば、積和演算手段における積和演算によって、回転駆動機の周期的速度変動に含まれる特定周波数成分の変動の強さを精度よく検出することができるようになり、延いては、回転駆動機の周期的速度変動に含まれる特定周波数成分の位相や振幅も高精度に推定できることになる。

また、参照信号を生成する参照信号生成手段を、コンピュータ等のデジタル演算回路にて実現する場合、正弦波は、制御コード上、「ｓｉｎ関数」等を使って極めて簡単に指定することができることから、参照信号を正弦波にすれば、当該装置の設計若しくは設計変更等を極めて簡単に行うことができる。

次に、請求項９に記載の発明は、請求項７に記載の回転駆動機の評価装置において、前記参照信号生成手段は、前記参照信号として矩形波を生成することを特徴とする。
矩形波は２値信号であるので、その周期を計時するタイマ，カウンタ等の計時手段を利用して簡単に生成できる。このため、請求項７に記載の評価装置のように、参照信号を矩形波にすれば、参照信号生成手段を極めて簡単に構成することができる。

特に、参照信号生成手段を、コンピュータ等のデジタル演算回路を用いて構成できない場合、正弦波等の参照信号は、その信号波形を記憶したメモリこのメモリからデータを読み出し参照信号を生成する信号生成回路とを用いて生成することになるが、参照信号として矩形波を生成するようにすれば、信号波形を記憶するメモリが不要になるので、参照信号生成手段を簡単且つ安価に実現できることになる。

次に、請求項１０に記載の発明は、回転駆動機の制御装置にて回転駆動機の周期的速度変動を抑制するのに使用される補正操作量を設定する補正操作量設定装置であって、請求項３又は請求項４に記載の回転駆動機の評価装置と、この評価装置内の推定手段にて推定された特定周期成分の位相角又は振幅に基づき、この位相角又は振幅を有する回転速度変動を相殺するための周期的な補正操作量を設定する補正操作量設定手段と、を備えたことを特徴とする。

つまり、請求項３又は請求項４に記載の回転駆動機の評価装置によれば、位相角推定手段又は振幅推定手段の動作によって、回転駆動機の回転速度変動に含まれる特定周期成分の位相角又は振幅を推定できることから、この請求項１０に記載の補正操作量設定装置では、その推定結果を用いて、回転駆動機の回転速度変動を相殺するための周期的な補正操作量を設定するのである。

従って、この請求項１０に記載の補正操作量設定装置によれば、回転駆動機の特定周期変動を相殺するのに要する補正操作量を正確に設定することができ、この補正操作量設定装置にて設定された補正操作量を、回転駆動機の制御装置において回転駆動機の周期的速度変動を抑制するのに使用するようにすれば、回転駆動機を安定して回転させることができるようになる。

また次に、請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の回転駆動機の補正操作量設定装置において、前記補正操作量設定手段は、前記補正操作量の振幅を、前記評価装置内の推定手段にて推定された特定周期成分の振幅に比例して設定することを特徴とする。

この請求項１１に記載の補正操作量設定装置のように、評価装置にて回転駆動機の回転速度変動に含まれる特定周期成分の振幅を推定できる場合、その推定された特定周期成分の振幅に比例して補正操作量の振幅を設定するようにすれば、回転駆動機の回転速度変動を抑制するのに最適な補正操作量を設定することができる。

また、補正操作量設定手段が補正操作量を設定するのに用いる比例ゲインを調整することにより、回転速度変動の補償ゲインを、回転駆動機の特性に容易に対応させることができ、その設計作業が簡単になる。

また、請求項１２に記載の発明は、請求項１０又は請求項１１に記載の回転駆動機の補正操作量設定装置において、前記補正操作量設定手段は、前記補正操作量の位相角を、前記評価装置内の推定手段にて推定された特定周期成分の位相角と、前記回転駆動機の補正操作量に対する位相遅れとに基づき設定することを特徴とする。

この請求項１２に記載の補正操作量設定装置のように、評価装置にて回転駆動機の回転速度変動に含まれる特定周期成分の位相角を推定できる場合、補正操作量の位相角を、その推定された位相角と回転駆動機の補正操作量に対する位相遅れとに基づき設定するようにすれば、回転駆動機の回転速度変動を、所謂フィードフォワード制御によって、より高精度に抑制可能な補正操作量を設定することができる。

また次に、請求項１３に記載の発明は、回転駆動機の制御装置にて回転駆動機の周期的速度変動に含まれる特定周期の速度変動を抑制するのに使用される補正操作量を設定する補正操作量設定装置であって、前記回転駆動機の操作量を、前記特定周期で位相角及び振幅のうちの少なくとも一方が互いに異なる複数の周期的な補正操作量を用いて各々補正し、その補正後の複数の操作量を用いて、前記回転駆動機を順次駆動させる駆動手段と、この駆動手段が前記各操作量を用いて前記回転駆動機を駆動させる度に、前記回転駆動機の基準速度に対する回転速度変動を検出する回転速度変動検出手段と、前記特定周期で互いに位相角の異なる複数の参照信号を生成する参照信号生成手段と、前記回転速度変動検出手段にて検出された各操作量毎の回転速度変動と前記参照信号生成手段にて生成された各参照信号とを夫々積和演算する積和演算手段と、この積和演算手段による演算結果に基づき、前記駆動手段が前記回転駆動機を前記各操作量にて駆動した際に生じる回転速度変動に含まれる前記特定周期成分の振幅をそれぞれ推定する振幅推定手段と、この振幅推定手段にて推定された振幅のうち、最も小さい振幅に対応する回転駆動機の操作量を生成するのに用いた補正操作量を、前記回転駆動機の周期的速度変動を抑制するのに適した補正操作量として設定する補正操作量設定手段と、を備えたことを特徴とする。

この請求項１３に記載の補正操作量設定装置では、上述した請求項１０〜請求項１２に記載の補正操作量設定装置のように、請求項１〜請求項９の何れか記載の評価装置を用いて、回転駆動機の回転速度変動に含まれる特定周波数の速度変動成分（位相、振幅等）を検出して、その速度変動を抑制するための補正操作量を設定するのではなく、その補正操作量を変化させつつ実際に回転駆動機を駆動し、その駆動結果から、回転駆動機の周期的速度変動を抑制するのに最も適した補正操作量を選択する。

このため、請求項１３に記載の補正操作量設定装置によれば、回転駆動機の実際の挙動に対して、特定周波数での速度変動の抑制効果が確認された補正操作量を決定することができ、この補正操作量を用いて回転駆動機を制御すれば、より確実に回転駆動機の周期的速度変動を抑制することができる。

次に、請求項１４に記載の発明は、請求項１３に記載の回転駆動機の補正操作量設定装置において、前記振幅推定手段は、前記駆動手段が前記回転駆動機を前記各操作量にて駆動する度に前記積和演算手段にて各参照信号毎に得られる演算結果の絶対値の最大値に基づき、前記回転駆動機を前記各操作量にて駆動した際に生じる回転速度変動に含まれる前記特定周期成分の振幅をそれぞれ推定することを特徴とする。

既述したように、回転駆動機の回転速度変動に含まれる特定周波数成分の振幅は、理論上、積和演算結果の絶対値の最大値を用いれば、最も明確な関係で表すことができることから、請求項１４に記載の補正操作量設定装置によれば、振幅推定手段において、回転速度変動に含まれる特定周波数成分の振幅を最も精度よく推定することができ、延いては、補正操作量設定手段において、回転駆動機の周期的速度変動を抑制するのに最も適した補正操作量を選択することができる。

また、請求項１５に記載の発明は、請求項１３又は請求項１４に記載の回転駆動機の補正操作量設定装置において、前記積和演算手段が積和演算に用いる回転速度変動及び参照信号のデータ長は、前記参照信号の一周期分相当のデータ数の略整数倍であることを特徴とする。

このように、請求項１５に記載の補正操作量設定装置においては、積和演算に用いる回転速度変動及び参照信号のデータ長を参照信号の一周期分相当のデータ数の略整数倍にしているので、請求項６に記載の装置と同様、回転駆動機の周期的速度変動に含まれる特定周波数成分の位相に左右されることなく、その特定周波数成分の振幅を正確に推定することができ、延いては、補正操作量設定手段において、回転駆動機の周期的速度変動を抑制するのに最も適した補正操作量を選択することができる。

また次に、請求項１６に記載の発明は、請求項１３〜請求項１５の何れかに記載の回転駆動機の補正操作量設定装置において、前記参照信号生成手段は、前記参照信号として、一周期の平均値が零となる信号を生成することを特徴とする。

このように、請求項１６に記載の補正操作量設定装置においては、参照信号の平均値を「零」に設定しているので、積和演算手段における積和演算によって、回転駆動機の特定周波数での回転変動の強さを精度よく検出することができる。よって、この補正操作量設定装置によれば、振幅推定手段にて、その特定周波数での回転変動の振幅を高精度に推定することができ、延いては、補正操作量設定手段にて、回転駆動機の周期的速度変動を抑制するのに最も適した補正操作量を選択することができる。

また、請求項１７に記載の発明は、請求項１６に記載の回転駆動機の補正操作量設定装置において、前記参照信号生成手段は、前記参照信号として正弦波を生成することを特徴としており、請求項１８に記載の発明は、請求項１６に記載の回転駆動機の補正操作量設定装置において、前記参照信号生成手段は、前記参照信号として矩形波を生成することを特徴としている。よって、請求項１７、請求項１８に記載の補正操作量設定装置によれば、夫々、請求項８、請求項９と同様の効果を得ることができる。

また次に、請求項１９に記載の発明は、回転駆動機の周期的速度変動を抑制するのに必要な補正操作量を設定する補正操作量設定手段と、回転駆動機を目標回転速度で駆動するのに必要な操作量を前記補正操作量設定手段にて設定された補正操作量にて補正する操作量補正手段と、を備え、前記操作量補正手段にて補正された操作量に従い前記回転駆動機
を駆動する制御装置であって、前記補正操作量設定手段として、請求項１０〜請求項１８の何れかに記載の補正操作量設定装置を備えたことを特徴とする。

このように、請求項１９に記載の回転駆動機の制御装置においては、回転駆動機の回転変動を抑制するのに必要な補正操作量を、上述した本発明（請求項１０〜請求項１８）の補正操作量設定装置を用いて設定するので、回転駆動機の回転変動を良好に抑制することができる。

一方、請求項２０に記載の発明は、回転駆動機の周期的速度変動に含まれる特定周期の周期変動成分を評価する評価方法であって、回転駆動機の基準速度に対する回転速度変動を検出する回転速度変動検出工程と、前記特定周期かつ所定の位相角を有する参照信号を生成する参照信号生成工程と、前記回転速度変動検出工程にて検出された回転速度変動と前記参照信号生成工程にて生成された参照信号とを積和演算することにより、前記回転速度変動検出工程にて検出された回転速度変動に含まれる前記特定周期成分の前記位相角における変動の強さを検出する積和演算工程と、を備えたことを特徴とする。よって、この請求項２０に記載の評価方法によれば、請求項１に記載の評価装置と同様の効果を得ることができる。

次に、請求項２１に記載の発明は、請求項２０に記載の回転駆動機の評価方法において、前記参照信号生成工程では、前記特定周期で互いに位相角の異なる複数の参照信号を生成し、前記積和演算工程では、その参照信号生成工程にて生成された各参照信号毎に前記回転速度変動との積和演算を行うことにより、各参照信号に対応する各位相角毎に前記変動の強さを検出することを特徴とする。よって、この請求項２１に記載の評価方法によれば、請求項２に記載の評価装置と同様の効果を得ることができる。

また、請求項２２に記載の発明は、請求項２１に記載の回転駆動機の評価方法において、前記積和演算工程にて前記各参照信号毎に得られた積和演算結果に基づき、前記回転駆動機の回転速度変動に含まれる前記特定周期成分の位相角を推定する位相角推定工程を有することを特徴とする。よって、この請求項２２に記載の評価方法によれば、請求項３に記載の評価装置と同様の効果を得ることができる。

また次に、請求項２３に記載の発明は、請求項２１又は請求項２２に記載の回転駆動機の評価方法において、前記積和演算工程にて前記各参照信号毎に得られた積和演算結果に基づき、前記回転駆動機の回転速度変動に含まれる前記特定周期成分の振幅を推定する振幅推定工程を有することを特徴とする。よって、この請求項２３に記載の評価方法によれば、請求項４に記載の評価装置と同様の効果を得ることができる。

また、請求項２４に記載の発明は、請求項２３に記載の回転駆動機の評価方法において、前記振幅推定工程では、前記積和演算工程にて各参照信号毎に得られた積和演算結果の絶対値の最大値に基づき、前記回転駆動機の回転速度変動に含まれる前記特定周期成分の振幅を推定することを特徴とする。よって、この請求項２４に記載の評価方法に 効果：本発明方法によれば、請求項５に記載の評価装置と同様の効果を得ることができる。

次に、請求項２５に記載の発明は、請求項２３又は請求項２４に記載の回転駆動機の評価方法において、前記積和演算工程において積和演算に用いる回転速度変動及び参照信号のデータ長は、前記参照信号の一周期分相当のデータ数の略整数倍であることを特徴とする。よって、この請求項２５に記載の評価方法によれば、請求項６に記載の評価装置と同様の効果を得ることができる。

また、請求項２６に記載の発明は、請求項２０〜請求項２５の何れかに記載の回転駆動機の評価方法において、前記参照信号生成工程では、前記参照信号として、一周期の平均値が零となる信号を生成することを特徴とする。よって、この請求項２６に記載の評価方法によれば、請求項７に記載の評価装置と同様の効果を得ることができる。

また次に、請求項２７に記載の発明は、請求項２６に記載の回転駆動機の評価方法において、前記参照信号生成工程では、前記参照信号として正弦波を生成することを特徴とする。よって、この請求項２７に記載の評価方法によれば、請求項８に記載の評価装置と同様の効果を得ることができる。

また、請求項２８に記載の発明は、請求項２６に記載の回転駆動機の評価方法において、前記参照信号生成工程では、前記参照信号として矩形波を生成することを特徴とする。よって、この請求項２８に記載の評価方法によれば、請求項９に記載の評価装置と同様の効果を得ることができる。

次に、請求項２９に記載の発明は、回転駆動機の制御装置にて回転駆動機の周期的速度変動を抑制するのに使用される補正操作量を設定する補正操作量設定方法であって、請求項２２又は請求項２３に記載の評価方法に従い回転駆動機の周期的速度変動に含まれる特定周期成分の位相角又は振幅を推定する推定工程と、この推定工程にて推定された特定周期成分の位相角又は振幅に基づき、この位相角又は振幅を有する回転速度変動を相殺するための周期的な補正操作量を設定する補正操作量設定工程と、を備えたことを特徴とする。よって、この請求項２９に記載の補正操作量設定方法によれば、請求項１０に記載の補正操作量設定装置と同様の効果を得ることができる。

また、請求項３０に記載の発明は、請求項２９に記載の回転駆動機の補正操作量設定方法において、前記推定工程では、回転駆動機の周期的速度変動に含まれる特定周期成分の振幅を推定し、前記補正操作量設定工程では、前記補正操作量の振幅を、前記推定工程にて推定された特定周期成分の振幅に比例して設定することを特徴とする。 よって、この
請求項３０に記載の補正操作量設定方法によれば、請求項１１に記載の補正操作量設定装置と同様の効果を得ることができる。

また次に、請求項３１に記載の発明は、請求項２９又は請求項３０に記載の回転駆動機の補正操作量設定方法において、前記推定工程では、回転駆動機の周期的速度変動に含まれる特定周期成分の位相角を推定し、前記補正操作量設定工程では、前記補正操作量の位相角を、前記推定工程にて推定された特定周期成分の位相角と、前記回転駆動機の補正操作量に対する位相遅れとに基づき設定することを特徴とする。よって、この請求項３１に記載の補正操作量設定方法によれば、請求項１２に記載の補正操作量設定装置と同様の効果を得ることができる。

また、請求項３２に記載の発明は、回転駆動機の制御装置にて回転駆動機の周期的速度変動に含まれる特定周期の周期変動成分を抑制するのに使用される補正操作量を設定する補正操作量設定方法であって、前記回転駆動機の操作量を、位相角及び振幅のうちの少なくとも一方が互いに異なる複数の周期的な補正操作量を用いて各々補正し、その補正後の複数の操作量を用いて、前記回転駆動機を順次駆動させる駆動工程と、駆動工程にて前記回転駆動機が前記各操作量を用いて駆動される度に、前記回転駆動機の基準速度に対する回転速度変動を検出する回転速度変動検出工程と、前記特定周期で互いに位相角の異なる複数の参照信号を生成する参照信号生成工程と、前記回転速度変動検出工程にて検出された各操作量毎の回転速度変動と前記参照信号生成工程にて生成された各参照信号とを夫々積和演算する積和演算工程と、この積和演算工程による演算結果に基づき、前記駆動工程が前記回転駆動機を前記各操作量にて駆動した際に生じる回転速度変動に含まれる前記特定周期成分の振幅をそれぞれ推定する振幅推定工程と、この振幅推定工程にて推定された振幅のうち、最も小さい振幅に対応する回転駆動機の操作量を生成するのに用いた補正操作量を、前記回転駆動機の周期的速度変動を抑制するのに適した補正操作量として設定する補正操作量設定工程と、を備えたことを特徴とする。よって、この請求項３２に記載の補正操作量設定方法によれば、請求項１３に記載の補正操作量設定装置と同様の効果を得ることができる。

また次に、請求項３３に記載の発明は、請求項３２に記載の回転駆動機の補正操作量設定方法において、前記振幅推定工程では、前記駆動工程にて前記回転駆動機が前記各操作量にて駆動される度に前記積和演算工程にて各参照信号毎に得られる演算結果の絶対値の最大値に基づき、前記回転駆動機を前記各操作量にて駆動した際に生じる回転速度変動に含まれる前記特定周期成分の振幅をそれぞれ推定することを特徴とする。よって、請求項３３に記載の補正操作量設定方法によれば、請求項１４に記載の補正操作量設定装置と同様の効果を得ることができる。

また、請求項３４に記載の発明は、請求項３２又は請求項３３に記載の回転駆動機の補正操作量設定方法において、前記積和演算工程において積和演算に用いる回転速度変動及び参照信号のデータ長は、前記参照信号の一周期分相当のデータ数の略整数倍であることを特徴とする。よって、この請求項３４に記載の補正操作量設定方法によれば、請求項１５に記載の補正操作量設定装置と同様の効果を得ることができる。

次に、請求項３５に記載の発明は、請求項３２〜請求項３４の何れかに記載の回転駆動機の補正操作量設定方法において、前記参照信号生成工程では、前記参照信号として、一周期の平均値が零となる信号を生成することを特徴とする。よって、この請求項３５に記載の補正操作量設定方法によれば、請求項１６に記載の補正操作量設定装置と同様の効果を得ることができる。

また次に、請求項３６に記載の発明は、請求項３５に記載の回転駆動機の補正操作量設定方法において、前記参照信号生成工程では、前記参照信号として正弦波を生成することを特徴とする。よって、この請求項３６に記載の補正操作量設定方法によれば、請求項１７に記載の補正操作量設定装置と同様の効果を得ることができる。

また、請求項３７に記載の発明は、請求項３５に記載の回転駆動機の補正操作量設定方法において、前記参照信号生成工程では、前記参照信号として矩形波を生成することを特徴とする。よって、この請求項３７に記載の補正操作量設定方法によれば、請求項１８に記載の補正操作量設定装置と同様の効果を得ることができる。

次に、請求項３８に記載の発明は、回転駆動機の周期的速度変動を抑制するのに必要な補正操作量を設定する補正操作量設定工程と、回転駆動機を目標回転速度で駆動するのに必要な操作量を前記補正操作量設定工程にて設定された補正操作量にて補正する操作量補正工程と、を備え、前記操作量補正工程にて補正された操作量に従い前記回転駆動機を駆動する回転駆動機の制御方法であって、前記補正操作量設定工程では、請求項２９〜請求項３７の何れかに記載の補正操作量設定方法に従い前記補正操作量を設定することを特徴とする。よって、この請求項３８に記載の制御方法によれば、請求項１９に記載の制御装置と同様の効果を得ることができる。

一方、請求項３９の発明は、請求項１〜請求項９の何れかに記載の回転駆動機の評価装置を構成する前記各手段としての機能をコンピュータにより実現するためのプログラムである。従って、この本発明のプログラムを用いれば、請求項１〜請求項９の何れかに記載の評価装置としての機能をコンピュータを用いて実現できる。

以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１は、本発明が適用されたインクジェットプリンタ（以下、単に「プリンタ」という）におけるキャリッジ駆動機構の構成を表す概略構成図である。

図１に示すように、このキャリッジ駆動機構においては、押さえローラ３２等により搬送されてくる記録用紙３３の幅方向に設置されたガイド軸３４に、ノズルから記録用紙３３に向けてインクを吐出させて記録を行う記録ヘッド３０を搭載したキャリッジ３１が挿通されている。

そして、キャリッジ３１は、ガイド軸３４に沿って設けられた無端ベルト３７に連結され、その無端ベルト３７は、ガイド軸３４の一端に設置されたキャリッジモータ（以下、単にＣＲモータという）３５のプーリ３６と、ガイド軸３４の他端に設置されたアイドルプーリ（図示せず）との間に掛け止められている。

つまり、キャリッジ３１は、無端ベルト３７を介して伝達されるＣＲモータ３５の駆動力により、ガイド軸３４に沿って記録用紙３３の幅方向に往復運動するように構成されている。なお、ＣＲモータ３５は、直流モータからなる。

また、ガイド軸３４の下方には、一定間隔毎に一定幅のスリットを形成したタイミングスリット３８が、ガイド軸３４に沿って設置されている。
また、キャリッジ３１の下部には、タイミングスリット３８を挟んで発光素子と受光素子とが対面するように配置されたフォトインタラプタからなる検出部（図示されない）が備えられており、上述のタイミングスリット３８と共に、後述のリニアエンコーダ３９（図２参照）を構成している。

このリニアエンコーダ３９を構成する検出部は、互いに一定周期（例えば１／４周期）ズレた２種類のエンコーダ信号ＥＮＣ１，ＥＮＣ２を出力する。そして、キャリッジ３１の移動方向がホームポジション（図１の左端位置）からアイドルプーリ側に向かう順方向である場合は、ＥＮＣ１がＥＮＣ２に対して位相が一定周期進み、アイドルプーリ側からホームポジションに向かう逆方向である場合は、ＥＮＣ１がＥＮＣ２に対して位相が一定周期遅れるようにされている。

このようなキャリッジ駆動機構において、キャリッジ３１は、ガイド軸３４のプーリ３５側端付近に設定されたホームポジション、若しくは、記録ヘッド３０のメンテナンス等を行うための所定の停止位置に停止され、記録ヘッド３０を動作させて記録用紙３３へ画像を形成させる記録処理が開始されると、現在の停止位置から記録開始位置までの間に目標駆動速度に達するよう加速され、その後、記録終了位置までの間は目標駆動速度で移動し、記録終了位置に達すると、目標停止位置にて停止するよう減速される。

そして、キャリッジ３１をこのように移動させるために、プリンタには、キャリッジ駆動制御装置が内蔵されている。
このキャリッジ駆動制御装置は、図２に示すように、プリンタの制御を統括するＣＰＵ２からの指令を受けてキャリッジ３１のアクチュエータであるＣＲモータ３５を駆動するためのものであり、ＣＲモータ３５の回転速度や回転方向等を制御するためのＰＷＭ信号を生成するＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）３、及び、このＡＳＩＣ３にて生成されたＰＷＭ信号に基づいてＣＲモータ３５を駆動若しくは停止させるモータ駆動回路（以下、ＣＲ駆動回路という）４にて構成されている。

ＡＳＩＣ３には、ＣＲモータ３５の制御に用いる各種パラメータを格納するレジスタ群５、リニアエンコーダ３９から取り込んだエンコーダ信号ＥＮＣ１，ＥＮＣ２によりキャリッジ３１の位置や移動速度を算出するキャリッジ測位部６、ＣＲモータ３５を制御してキャリッジ３１を駆動若しくは停止させるための指令信号を生成する駆動制御部７、駆動制御部７からの駆動指令に応じてＣＲモータ３５をデューティ駆動するためのＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ生成部８、等が備えられている。

これらのうち、レジスタ群５には、ＣＲモータ３５を起動するための起動設定レジスタ５０に加えて、キャリッジ３１を停止させるべき目標停止位置を設定するためのレジスタ５１、キャリッジ３１を定速移動させる際の目標速度となる目標駆動速度を設定するためのレジスタ５２、キャリッジ３１の移動速度が目標駆動速度となるように駆動制御部７にてＣＲモータ３５の回転速度をフィードバック制御（ＦＢ制御）するのに必要な各種制御ゲイン（比例ゲイン・積分ゲイン等）からなるＦＢ制御パラメータを設定するためのレジスタ５３、キャリッジ３１を定速移動させているときにＣＲモータ３５のコギング等によって生じる周期的速度変動（以下、単に周期変動とも）を相殺するのに必要な補正操作量である周期変動相殺振幅、周期変動相殺位相角、及び、相殺すべき周期変動の周期長を各々設定するためのレジスタ５４，５５，５６等が備えられている。

なお、レジスタ５１〜５６に設定された各種パラメータは、駆動制御部７に入力され、駆動制御部７は、これら各レジスタ５１〜５６内のパラメータを使って、ＣＲモータ３５を駆動制御する。

また、キャリッジ測位部６は、リニアエンコーダ３９からのエンコーダ信号ＥＮＣ１，ＥＮＣ２に基づいて、エンコーダ信号ＥＮＣ１の各周期の開始／終了を表すエッジ検出信号（例えばＥＮＣ２がハイレベルの時におけるＥＮＣ１のエッジ）とＣＲモータ３５の回転方向（例えば、エッジ検出信号がＥＮＣ１の立ち下がりエッジであれば順方向、立ち上がりエッジであれば逆方向）を検出するエッジ検出部６０、エッジ検出部６０が検出したＣＲモータ３５の回転方向（つまりキャリッジ３１の移動方向）に応じてエッジ検出信号をカウントアップ（順方向のとき）またはカウントダウン（逆方向のとき）することによりキャリッジ３１がホームポジションから何番目のスリットに位置しているのかを検出する位置カウント部６１、エッジ検出部６０からのエッジ検出信号の発生間隔をクロック信号ＣＫによりカウントし、そのカウント値とクロック信号ＣＫの周期とに基づいてキャリッジ３１の移動速度（換言すればＣＲモータの回転速度Ｖ）を算出する速度演算部６３、等により構成されている。

次に、図３に示すように、駆動制御部７には、レジスタ５１に設定された目標停止位置と位置カウント部６１のカウント値から定められるキャリッジ３１の位置（実位置）ｘとの偏差（位置偏差）△ｘを演算する減算部７１と、減算部７１で演算された位置偏差△Ｘに所定のレジスタ５３に設定された所定のＦＢ制御パラメータ（位置ゲイン）を乗じることで目標速度を演算し、その上限をレジスタ５２に設定された目標駆動速度に制限すると共に、下限をレジスタ５４に設定された停止目標速度に制限することで、ＣＲモータ３５の目標回転速度を設定する位置制御部７２と、この位置制御部７２から出力される目標回転速度と速度演算部６３にて算出された回転速度Ｖとの速度偏差△Ｖを演算する減算部７３と、この減算部７３にて求められた速度偏差△Ｖとレジスタ５３に設定された所定のＦＢ制御パラメータ（速度制御ゲイン）とに基づき操作量（ＣＲモータ３５の駆動電圧）を演算する速度制御部７４と、が設けられている。

また、駆動制御部７には、速度制御部７４にて演算された操作量に、ＣＲモータ３５に生じる周期的回転変動と逆位相の相殺入力を乗じることで、操作量を補正し、その補正後の操作量をＰＷＭ生成部８へ出力する乗算部７８、及び、この乗算部７８に入力する相殺入力を生成する相殺入力生成部７６も設けられている。

なお、この相殺入力生成部７６は、レジスタ５４〜５６に設定された周期変動相殺振幅、周期変動相殺位相角、及び、周期変動の周期長に従い、これら各値に対応した特性を有する相殺入力を生成する。

このため、レジスタ５４〜５６に設定された周期変動相殺振幅、周期変動相殺位相角が、ＣＲモータ３５の定速駆動時に生じる回転速度変動の内、記録ヘッド３０による画像形成に影響を与える周期的回転変動の振幅及び位相に対応していれば、その周期的回転変動を抑制して、記録媒体上で色むら等が生じるのを防止できる。

そこで、本実施形態のプリンタには、実際にＣＲモータ３５を駆動してキャリッジ３１を移動させ、そのとき生じるＣＲモータ３５の回転速度変動を測定して、その回転速度変動に含まれる相殺すべき周期的速度変動の振幅及び位相を検出し、その検出した振幅及び位相に基づき、ＣＲモータ３５の周期的速度変動を抑制するための周期変動相殺振幅及び位相を夫々設定して、レジスタ５４、５５に書き込む、補正操作量設定装置１０が設けられている。

以下、この補正操作量設定装置１０について説明する。
図２に示すように、この補正操作量設定装置１０は、速度データ加工部１１、参照信号生成部１２、積和演算部１４、周期変動位相選択部１５、相殺位相角設定部１６、周期変動振幅演算部１７、相殺振幅設定部１８、及びデータ記憶部２０を備える。

速度データ加工部１１は、図４（ａ）に示す如く、ＣＲモータ３５の駆動時に、速度演算部６３にて算出されたＣＲモータ３５の回転速度Ｖを、レジスタ５６に設定された周期変動周期長をｎ倍（ｎは正の整数、１，２，３，…）したサンプリング期間だけサンプリングし、更に、そのサンプリングした回転速度を、サンプリング期間中の平均速度を基準速度（０）とする回転速度変動υに変換して、データ記憶部２０の速度データ記憶部２１に格納する。なお、速度データ加工部１１におけるサンプリング動作は、位置カウント部６１にて検出されるキャリッジ３１の特定位置を基点として開始される。

また、参照信号生成部１２は、図４（ｂ）に示す如く、レジスタ５６に設定された周期変動周期長でデューティ比５０％の矩形波をリニアエンコーダ３９と同じ分解能で記述したデータを、参照信号Ｐとして、速度データ加工部１１が回転速度Ｖをサンプリングする際のサンプリング期間だけ生成し、その生成した参照信号Ｐのデータをデータ記憶部２０の参照信号記憶部２２に格納する。なお、この参照信号Ｐのデータ値は、ハイレベルが「１」、ローレベルが「−１」となり、参照信号Ｐが「０」を中心に変動するように設定される。

また、積和演算部１４は、参照信号記憶部２２に記憶された参照信号Ｐのデータ列と、速度データ記憶部２１に記憶された回転速度変動υのデータ列とを、夫々、１番目のデータから順次取り込み、乗算・加算してゆくことにより周知の積和演算を行う。そして、その演算結果は、データ記憶部２０の演算結果記憶部２４に記憶される。

また、積和演算部１４は、一つの参照信号Ｐに基づく積和演算を完了すると、参照信号生成部１２に対して、前回生成した参照信号Ｐに対して、位相を１サンプリングタイミング分遅延させた参照信号Ｐを生成させ、参照信号記憶部２２に新たな参照信号Ｐのデータ列を格納させる。

そして、このように参照信号記憶部２２に記憶された参照信号Ｐのデータ列が更新されると、積和演算部１４は、このデータ列を用いて回転速度変動υのデータ列との積和演算を行い、演算結果記憶部２４に格納する。

なお、演算結果記憶部２４は、積和演算結果を、レジスタ５６に設定された周期変動周期長分、つまり、参照信号Ｐの一周期当たりに生成されるデータの数だけ、記憶できるようにされており、積和演算部１４は、積和演算結果がそのデータ数分生成されるまで、参照信号生成部１２に対して、位相を１サンプリングタイミング分遅延させた参照信号Ｐを順次生成させて、その生成された参照信号Ｐに対する積和演算を行う。

この結果、演算結果記憶部２４には、図４（ｃ）に示すように、リニアエンコーダ３９の分解能に対応した位相差を有する各参照信号Ｐに対応した積和演算結果が記憶されることになる。図４に示す例では、リニアエンコーダ３９の分解能に対して２０倍の周期を有する変動成分を相殺すべき周期変動としているため、参照信号生成部１２では、互いに等間隔で位相がずれた２０個の参照信号Ｐが生成され、演算結果記憶部２４には、２０個の積和演算結果が記憶されている。

そして、このように演算結果記憶部２４に記憶される積和演算結果は、ＣＲモータ３５の回転速度変動υに含まれる相殺すべき周期変動の位相と参照信号Ｐの位相とが近いほど大きい値となるため、周期変動位相選択部１５では、演算結果記憶部２４に記憶された積和演算結果の中から、最も大きいものを選択し、その値に対応した参照信号Ｐの位相が、相殺すべき周期変動の位相として設定する。

図４の例では、速度データ加工部１１が回転速度Ｖのサンプリングを開始したキャリッジ３１の特定位置を基準として、位置カウント部６１でカウントされる位置ｘの「５」又は「６」個分遅れた位相が、相殺すべき周期変動の位相として設定される。

また、相殺位相角設定部１６には、駆動制御部７において相殺入力生成部７６で相殺入力を生成して、操作量を補正した際に、その相殺入力が実際にＣＲモータ３５の回転に反映されるまでの制御系の応答遅れが、位相遅れ量として記憶されており、相殺位相角設定部１６は、この記憶された位相遅れ量分だけ、周期変動位相選択部１５にて求められた位相を進めることにより、制御に用いる周期変動相殺位相角を設定し、その値をレジスタ５５に格納する。

一方、相殺すべき周期変動の振幅は、演算結果記憶部２４に記憶された積和演算結果のうち絶対値が最も大きい積和演算結果を選択し、その絶対値を「データ数／２」（つまり、図４の例では値「１０」）で割ることにより求めることができる。なお、図４（ｃ）の縦軸は、各積和演算結果を、「データ数／２」で割った振幅値として表している。

このため、周期変動振幅演算部１７では、上記のように演算結果記憶部２４に記憶される積和演算結果の中から絶対値が最大となるものを選択して、その絶対値を、「データ数／２」で割ることにより求める。

ところで、このように求められる振幅は、速度変動の単位を持つので、このままではＣＲモータ３５ヘの逆位相入力（電流の単位を持つ）が直接わからない。しかし、実験上、打ち消すべき速度変動の大きさと、モータに入力すべき相殺ゲイン（電流の倍率）の大きさは比例するので、予め実験によりその比例定数を求めておけばよい。

そこで、相殺振幅設定部１８には、そのように実験的に求めた比例定数が予め記憶されており、相殺振幅設定部１８は、周期変動振幅演算部１７にて算出された周期変動の振幅に比例定数を乗じることによって、周期変動相殺振幅を求め、その値をレジスタ５４に格納する。

但し、本実施形態では、周期変動振幅演算部１７にて、相殺すべき周期変動の振幅を求め、更に、相殺振幅設定部１８にて、その振幅に比例定数を乗じることで、周期変動相殺振幅を設定するものとしているが、相殺振幅設定部１８に記憶させる比例定数に「データ数／２」も含めておけば、相殺振幅設定部１８において、演算結果記憶部２４に記憶された積和演算結果から直接周期変動相殺振幅を求めるようにすることもできる。

なお、周期変動振幅演算部１７にて、積和演算結果の絶対値の最大値を「データ数／２」で割ることによって、相殺すべき周期変動の振幅を求めることができる理由は、以下の通りである。

まず、検出した回転速度変動υを「υ＝ｆ（ｘ）」、その平均値を「ｆ」、生成した参照信号を「γ＝ｇ（ｘ）」、とする。また、ｇ（ｘ）は、平均値０，振幅１の正弦波で、特定の周期ｍをもつものとする。そして、ｆ（ｘ）及びｇ（ｘ）において、位置ｘの範囲は、「−Ｌ／２≦ｘ≦Ｌ／２」とし、データ長Ｌは、ｇ（ｘ）の周期ｍの整数倍であるものとする。この条件を自然数Ｎを用い、「Ｌ＝Ｎｍ」（条件ａ）で表す。

ｆ（ｘ）を複素フーリエ級数展開すると、

ｇ（ｘ）を位相θずらした関数ｇ（ｘ−θ）を複素数で以下のように表す。

次に、ｆ（ｘ）から平均値ｆを引いたものと、ｇ（ｘ−θ）の積和演算
｛ｆ（ｘ）−ｆ｝・ｇ（ｘ−θ）
を行う。ｆ＝Ｃ0 とすると、

となり、条件ａを用いて、

複素関数の直交性を用いると、ｎ＝Ｎのとき以外の項は「０」になるから、結局、積和演算結果は、

となり、積和演算結果が最大値になるときは、θ＝０，±ｍ，±２ｍ…ときで、その最大値は、「ｆ（ｘ）の周期ｍの成分の振幅・データ長／２」になる。
従って、上記のように、積和演算結果の絶対値の最大値を、「データ数／２」で割れば、周期ｍに対する周波数領域での振幅を求めることができるようになるのである。

なお、上記説明は、参照信号を正弦波としたが、矩形波の場合、

と展開できるから、上記と同様に計算すると、

となり、その最大値は、「４π・データ長Ｌ／周期ｍ・｛ｆ（ｘ）の周期ｍの成分の振幅＋周期ｍ／３の成分の振幅の１／３＋周期ｍ／５の成分の振幅の１／５…」となる。
そして、この値には、検出すべき周波数成分と、さらにその成分の整数（奇数）倍周波数成分の振幅が含まれることになるが、この後者の値は検出すべき周波数成分に比べて充分小さく、無視し得る値であるので、参照信号を矩形波としても、積和演算結果の絶対値の最大値を、「データ数／２」で割ることにより、周期ｍに対する周波数領域での振幅を問題なく求めることができるようになる。

ところで、図２に示した補正操作量設定装置１０は、実際には、データ記憶部２０としてのメモリを有するマイクロコンピュータ等から実現されるものであり、図２においては、補正操作量設定装置１０を機能ブロックで表している。

そこで、次に、補正操作量設定装置１０の動作をマイクロコンピュータによる処理手順として、フローチャートを用いて説明する。
図５に示す如く、補正操作量設定装置１０が起動されると、まずＳ１１０（Ｓはステップを表す）にて、レジスタ５４，５５内の周期変動相殺振幅及び位相角を、夫々、初期値（０）に設定し、続くＳ１２０にて、レジスタ５６に設定された周期変動周期長を値「Ａ」として読み込む。

また、Ｓ１３０では、リニアエンコーダ３９の分解能から決まる位置検出分解能を値「Ｂ」として読み込み、Ｓ１４０にて、これらの値「Ａ」，「Ｂ」から、相殺すべき周期変動一周期当たりにサンプリングし得るデータ数Ｃ（＝Ａ／Ｂ）を算出する。

また次に、Ｓ１５０では、回転速度Ｖを周期変動の何周期分サンプリングするのかを表す倍率ｎを読み込み、Ｓ１４０にて求めたデータ数Ｃにこの倍率ｎを乗じることで、回転速度Ｖの取得データ数Ｋを求める。

そして、続くＳ１６０では、ＣＰＵ２に対してＣＲモータ３５の駆動指令を出力することにより、キャリッジ３１を一方向へ定速走行させ、続くＳ１７０にて、その走行に同期した所定のタイミングで、速度演算部６３から出力された回転速度ＶをＫ個分サンプリングする。

そして、続くＳ１８０では、そのサンプリングしたＫ個の回転速度Ｖからサンプリング期間中の平均速度Ｖａｖを求め、Ｓ１９０にて、サンプリングしたＫ個の回転速度Ｖ毎に、平均速度Ｖａｖとの差を演算することにより、回転速度変動υを算出する。

次にＳ２００では、参照信号の位相Ｄとして初期値「０」を設定し、Ｓ２１０にて、波長Ａ、位相Ｄの参照信号Ｐを、分解能Ｂでｎ波長分生成し、続くＳ２２０にて、その生成した参照信号ＰとＳ１９０で求めた回転速度変動υとの積和演算（σｄ←υ１・Ｐ１＋υ２・Ｐ２＋…＋υＫ・ＰＫ）を行う。

そして、続くＳ２３０では、位相Ｄの値をインクリメントし、続くＳ２４０にて、位相Ｄが周期変動一周期当たりのデータ数Ｃに達したか否かを判断することにより、Ｓ２１０における参照信号Ｐの生成及びＳ２２０における積和演算を、周期変動１周期分実行できたか否かを判断する。

そして、Ｓ２４０にて、参照信号Ｐの生成及び積和演算を周期変動１周期分実行できていないと判断されると、再度Ｓ２１０に移行して、前回から位相がずれた参照信号Ｐを発生し、Ｓ２２０にて、その参照信号と回転速度変動υとの積和演算を行う。

一方、Ｓ２４０にて、参照信号Ｐの生成及び積和演算を周期変動１周期分実行できたと判断されると、Ｓ２５０に移行して、Ｓ２２０で求めた各参照信号Ｐ毎の積和演算結果の中から絶対値が最大となる積和演算結果を選択し、その値（最大値）を取得する。

そして、続くＳ２６０では、その取得した積和演算結果の絶対値の最大値を、「データ数／２」で割ることにより、相殺すべき周期変動の振幅を決定する。また、続くＳ２７０では、積和演算結果が最大値となる参照信号Ｐの位相を取得し、Ｓ２８０にて、その取得した位相を相殺すべき周期変動の位相として決定する。

そして、続くＳ２９０では、予め設定されている周期変動相殺振幅と周期変動振幅との比例定数をメモリから読み出し、Ｓ３００にて、その比例定数をＳ２６０にて決定した周期変動振幅に乗じることで、周期変動相殺振幅を求め、その値をレジスタ５４に設定する。

また、Ｓ３１０では、予め設定されている位相遅れ量（相殺入力に対する周期変動の制御遅れ量）をメモリから読み出し、Ｓ３２０にて、その読み出した位相遅れ量を用いて、Ｓ２８０にて決定した周期変動の位相を補正する（進める）ことで、周期変動相殺位相角を求め、その値をレジスタ５５に設定する。そして、その後は、当該処理を終了する。

以上説明したように、本実施形態では、ＣＲモータ３５の回転速度変動υを検出し、これと、内部生成した参照信号Ｐとの簡単な積和演算を行うことにより、回転速度変動υに含まれる特定周期の変動成分の強さを求め、更に、この積和演算を、参照信号の位相を変化させつつ、繰り返し行うことで、その特定周期の変動成分の位相及び振幅を求めるようにしている。このため、ＣＲモータ３５において生じる回転速度変動υに含まれる特定周期の変動成分を、ＦＦＴ等の複雑な計算を行うことなく、正確に同定できる。

また、本実施形態では、その同定結果である位相角及び振幅に基づき、ＣＲモータ３５において生じる周期的回転変動（周期変動）を相殺するのに必要な補正操作量である、周期変動相殺位相角及び振幅を設定し、これらのパラメータに基づき相殺入力を決定して、ＣＲモータ３５の操作量を補正するようにしていることから、ＣＲモータ３５に生じる周期的回転変動を良好に抑制することができる。

また、ＣＲモータ３５において生じる周期的速度変動は、ＣＲモータ３５の回転に同期したものだけではなく、無端ベルト３７やプーリ３６の回転に伴い生じる変動成分も含まれるが、本実施形態によれば、参照信号Ｐの周期をその変動成分に応じた周期に設定することにより、ＣＲモータ３５の回転に同期しない周期的変動成分についても、同定して、相殺することができる。

従って、本実施形態のプリンタによれば、ＣＲモータ３５やその駆動対象物であるベルト等の回転変動を低減して、縦縞のない良好な画像を形成することができる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内にて種々の態様を採ることができる。

例えば、上記実施形態では、周期変動相殺位相角を設定する際には、相殺すべき周期変動の位相と予め設定された位相遅れ量とを用いるものとして説明したが、この位相遅れ量は、実験的に求めておいても、実際の使用時にはばらつくことが考えられることから、補正操作量設定処理を、例えば、図６に示すように実行するようにしてもよい。

すなわち、図６に示す処理では、予め、周期変動相殺振幅と位相角とを設定したＭ組の補正操作量をメモリに記憶しておき、補正操作量設定装置１０が起動されると、まず、そのＭ組の補正操作量をメモリから読み込むことで、Ｍ組の補正操作量を準備する（Ｓ４１０）。そして、Ｓ４２０にて、カウンタｉに初期値「０」を設定した後、Ｓ４３０にて、ｉ番目の候補値である周期変動相殺振幅・位相角をレジスタ５４，５５に設定し、Ｓ４４０にて、その候補値を用いて実際にＣＲモータ３５を駆動したときの周期変動の振幅を測定する。なお、この振幅測定は、図５に示したＳ１２０〜Ｓ２６０の処理を実行することにより、上記実施形態と同様の手順で測定する。

そして、このように、ｉ番目の候補値を用いてＣＲモータ３５を駆動した時の周期変動の振幅を測定すると、今度は、Ｓ４５０にて、カウンタｉをインクリメントし、続くＳ４６０にて、そのカウンタｉの値が、Ｓ４１０で準備した補正操作量候補の数Ｍに達したか否か（ｉ≧Ｍ？）を判断する。

そして、Ｓ４６０にて、カウンタｉが値Ｍに達していないと判断されると、ＣＲモータ３５の制御に用いていない候補値があるので、再度Ｓ４３０に移行し、逆に、Ｓ４６０にて、カウンタｉが値Ｍに達したと判断されると、全ての補正操作量候補を使ってＣＲモータ３５を駆動し、そのときの周期変動の振幅を測定できたと判断して、Ｓ４７０に移行する。

そして、Ｓ４７０では、Ｓ４４０で求めたＭ個の周期変動振幅の中から、振幅が最小となる周期変動振幅を選択して、その振幅に対応した補正操作量候補を、周期変動を最も良好に相殺し得る補正操作量として選択する。

そして、最後に、Ｓ４８０にて、Ｓ４７０で選択した補正操作量候補を、今後制御に用いる周期変動相殺振幅及び位相角として、レジスタ５４、５５に書き込み、当該処理を終了する。

このように、図６に示した処理では、複数の補正操作量候補を用いて実際に相殺入力を生成しつつＣＲモータ３５を駆動させ、そのとき生じる周期変動の振幅を測定して、その振幅が最も小さくなる（換言すれば、ＣＲモータ３５の周期変動を最も確実に抑制し得る）補正操作量を選択する。

従って、実際のＣＲモータ３５の状態に応じて、最適な補正操作量を設定することができるようになり、ＣＲモータ３５やその周囲の特性が設計時から変化しても、ＣＲモータ３５をより安定して駆動することができる。

また、上記実施例では、参照信号には矩形波を用いるものとして説明したが、参照信号は、周期的に変動する信号であれば、正弦波であっても、或いは三角波であっても利用することができる。

また、上記実施例では、モータの制御系で相殺すべき周期変動の位相及び振幅を検出して、その検出結果に基づき、相殺入力を決定するための補正操作量を設定するものとして説明したが、本発明は、単に回転駆動機の周期的回転変動を評価する評価装置として使用できるのはいうまでもない。

また更に、上記実施形態では、インクジェットプリンタにおけるＣＲモータ３５に本発明を適用した場合について説明したが、本発明は、直流モータ等の回転駆動機であればどのようなものにでも適用することができ、例えば、インクジェットプリンタやレーザプリンタに組み込まれたＣＲモータ以外のモータであっても、或いは、スキャナの駆動系に用いられるモータであっても、適用できる。

実施形態のプリンタを構成しているキャリッジ駆動機構の概略構成を表す説明図である。 ＣＲモータの駆動制御及び周期変動検出を行う制御系の構成を構成を表すブロック図である。 図２に示す駆動制御部の構成（機能）を表すブロック図である。 図２に示す補正操作量設定装置の動作を説明する動作説明図である。 補正操作量設定処理を表すフローチャートである。 補正操作量設定処理の他の例を表すフローチャートである。

２…ＣＰＵ、３…ＡＳＩＣ、５…レジスタ群、６…キャリッジ測位部、７…駆動制御部、８…ＰＷＭ生成部、１０…補正操作量設定装置、１１…速度データ加工部、１２…参照信号生成部、１４…積和演算部、１５…周期変動位相選択部、１６…相殺位相角設定部、１７…周期変動振幅演算部、１８…相殺振幅設定部、２０…データ記憶部、２１…速度データ記憶部、２２…参照信号記憶部、２４…演算結果記憶部、３０…記録ヘッド、３１…キャリッジ、３３…記録用紙、３４…ガイド軸、３５…ＣＲモータ、３６…プーリ、３７…無端ベルト、３８…タイミングスリット、３９…リニアエンコーダ、５０…起動設定レジスタ、５１〜５６…レジスタ、６０…エッジ検出部、６１…位置カウント部、６３…速度演算部、７１…減算部、７２…位置制御部、７３…減算部、７４…速度制御部、７６…相殺入力生成部、７８…乗算部。

Claims (39)

1. 回転駆動機の周期的速度変動に含まれる特定周期の周期変動成分を評価するための評価装置であって、
   回転駆動機の基準速度に対する回転速度変動を検出する回転速度変動検出手段と、
   前記特定周期かつ所定の位相角を有する参照信号を生成する参照信号生成手段と、
   前記回転速度変動検出手段にて検出された回転速度変動と前記参照信号生成手段にて生成された参照信号とを積和演算することにより、前記回転速度変動検出手段にて検出された回転速度変動に含まれる前記特定周期成分の前記位相角における変動の強さを検出する積和演算手段と、
   を備えたことを特徴とする回転駆動機の評価装置。
2. 前記参照信号生成手段は、前記特定周期で互いに位相角の異なる複数の参照信号を生成し、
   前記積和演算手段は、前記参照信号生成手段にて生成された各参照信号毎に前記回転速度変動との積和演算を行うことにより、前記各参照信号に対応する各位相角毎に前記変動の強さを検出することを特徴とする請求項１に記載の回転駆動機の評価装置。
3. 前記積和演算手段にて前記各参照信号毎に得られた積和演算結果に基づき、前記回転駆動機の回転速度変動に含まれる前記特定周期成分の位相角を推定する位相角推定手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載の回転駆動機の評価装置。
4. 前記積和演算手段にて前記各参照信号毎に得られた積和演算結果に基づき、前記回転駆動機の回転速度変動に含まれる前記特定周期成分の振幅を推定する振幅推定手段を備えたことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の回転駆動機の評価装置。
5. 前記振幅推定手段は、前記積和演算手段にて各参照信号毎に得られた積和演算結果の絶対値の最大値に基づき、前記回転駆動機の回転速度変動に含まれる前記特定周期成分の振幅を推定することを特徴とする請求項４に記載の回転駆動機の評価装置。
6. 前記積和演算手段が積和演算に用いる回転速度変動及び参照信号のデータ長は、前記参照信号の一周期分相当のデータ数の略整数倍であることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の回転駆動機の評価装置。
7. 前記参照信号生成手段は、前記参照信号として、一周期の平均値が零となる信号を生成することを特徴とする請求項１〜請求項６の何れかに記載の回転駆動機の評価装置。
8. 前記参照信号生成手段は、前記参照信号として正弦波を生成することを特徴とする請求項７に記載の回転駆動機の評価装置。
9. 前記参照信号生成手段は、前記参照信号として矩形波を生成することを特徴とする請求項７に記載の回転駆動機の評価装置。
10. 回転駆動機の制御装置にて回転駆動機の周期的速度変動を抑制するのに使用される補正操作量を設定する補正操作量設定装置であって、
    請求項３又は請求項４に記載の回転駆動機の評価装置と、
    この評価装置内の推定手段にて推定された特定周期成分の位相角又は振幅に基づき、この位相角又は振幅を有する回転速度変動を相殺するための周期的な補正操作量を設定する補正操作量設定手段と、
    を備えたことを特徴とする回転駆動機の補正操作量設定装置。
11. 前記補正操作量設定手段は、前記補正操作量の振幅を、前記評価装置内の推定手段にて推定された特定周期成分の振幅に比例して設定することを特徴とする請求項１０に記載の回転駆動機の補正操作量設定装置。
12. 前記補正操作量設定手段は、前記補正操作量の位相角を、前記評価装置内の推定手段にて推定された特定周期成分の位相角と、前記回転駆動機の補正操作量に対する位相遅れとに基づき設定することを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の回転駆動機の補正操作量設定装置。
13. 回転駆動機の制御装置にて回転駆動機の周期的速度変動に含まれる特定周期の周期変動成分を抑制するのに使用される補正操作量を設定する補正操作量設定装置であって、
    前記回転駆動機の操作量を、前記特定周期で位相角及び振幅のうちの少なくとも一方が互いに異なる複数の周期的な補正操作量を用いて各々補正し、その補正後の複数の操作量を用いて、前記回転駆動機を順次駆動させる駆動手段と、
    この駆動手段が前記各操作量を用いて前記回転駆動機を駆動させる度に、前記回転駆動機の基準速度に対する回転速度変動を検出する回転速度変動検出手段と、
    前記特定周期で互いに位相角の異なる複数の参照信号を生成する参照信号生成手段と、
    前記回転速度変動検出手段にて検出された各操作量毎の回転速度変動と前記参照信号生成手段にて生成された各参照信号とを夫々積和演算する積和演算手段と、
    この積和演算手段による演算結果に基づき、前記駆動手段が前記回転駆動機を前記各操作量にて駆動した際に生じる回転速度変動に含まれる前記特定周期成分の振幅をそれぞれ推定する振幅推定手段と、
    この振幅推定手段にて推定された振幅のうち、最も小さい振幅に対応する回転駆動機の操作量を生成するのに用いた補正操作量を、前記回転駆動機の周期的速度変動を抑制するのに適した補正操作量として設定する補正操作量設定手段と、
    を備えたことを特徴とする回転駆動機の補正操作量設定装置。
14. 前記振幅推定手段は、前記駆動手段が前記回転駆動機を前記各操作量にて駆動する度に前記積和演算手段にて各参照信号毎に得られる演算結果の絶対値の最大値に基づき、前記回転駆動機を前記各操作量にて駆動した際に生じる回転速度変動に含まれる前記特定周期成分の振幅をそれぞれ推定することを特徴とする請求項１３に記載の回転駆動機の補正操作量設定装置。
15. 前記積和演算手段が積和演算に用いる回転速度変動及び参照信号のデータ長は、前記参照信号の一周期分相当のデータ数の略整数倍であることを特徴とする請求項１３又は請求項１４に記載の回転駆動機の補正操作量設定装置。
16. 前記参照信号生成手段は、前記参照信号として、一周期の平均値が零となる信号を生成することを特徴とする請求項１３〜請求項１５の何れかに記載の回転駆動機の補正操作量設定装置。
17. 前記参照信号生成手段は、前記参照信号として正弦波を生成することを特徴とする請求項１６に記載の回転駆動機の補正操作量設定装置。
18. 前記参照信号生成手段は、前記参照信号として矩形波を生成することを特徴とする請求項１６に記載の回転駆動機の補正操作量設定装置。
19. 回転駆動機の周期的速度変動を抑制するのに必要な補正操作量を設定する補正操作量設定手段と、
    回転駆動機を目標回転速度で駆動するのに必要な操作量を前記補正操作量設定手段にて設定された補正操作量にて補正する操作量補正手段と、
    を備え、前記操作量補正手段にて補正された操作量に従い前記回転駆動機を駆動する制御装置であって、
    前記補正操作量設定手段として、請求項１０〜請求項１８の何れかに記載の補正操作量設定装置を備えたことを特徴とする回転駆動機の制御装置。
20. 回転駆動機の周期的速度変動に含まれる特定周期の周期変動成分を評価する評価方法であって、
    回転駆動機の基準速度に対する回転速度変動を検出する回転速度変動検出工程と、
    前記特定周期かつ所定の位相角を有する参照信号を生成する参照信号生成工程と、
    前記回転速度変動検出工程にて検出された回転速度変動と前記参照信号生成工程にて生成された参照信号とを積和演算することにより、前記回転速度変動検出工程にて検出された回転速度変動に含まれる前記特定周期成分の前記位相角における変動の強さを検出する積和演算工程と、
    を備えたことを特徴とする回転駆動機の評価方法。
21. 前記参照信号生成工程では、前記特定周期で互いに位相角の異なる複数の参照信号を生成し、
    前記積和演算工程では、その参照信号生成工程にて生成された各参照信号毎に前記回転速度変動との積和演算を行うことにより、各参照信号に対応する各位相角毎に前記変動の強さを検出することを特徴とする請求項２０に記載の回転駆動機の評価方法。
22. 前記積和演算工程にて前記各参照信号毎に得られた積和演算結果に基づき、前記回転駆動機の回転速度変動に含まれる前記特定周期成分の位相角を推定する位相角推定工程を有することを特徴とする請求項２１に記載の回転駆動機の評価方法。
23. 前記積和演算工程にて前記各参照信号毎に得られた積和演算結果に基づき、前記回転駆動機の回転速度変動に含まれる前記特定周期成分の振幅を推定する振幅推定工程を有することを特徴とする請求項２１又は請求項２２に記載の回転駆動機の評価方法。
24. 前記振幅推定工程では、前記積和演算工程にて各参照信号毎に得られた積和演算結果の絶対値の最大値に基づき、前記回転駆動機の回転速度変動に含まれる前記特定周期成分の振幅を推定することを特徴とする請求項２３に記載の回転駆動機の評価方法。
25. 前記積和演算工程において積和演算に用いる回転速度変動及び参照信号のデータ長は、前記参照信号の一周期分相当のデータ数の略整数倍であることを特徴とする請求項２３又は請求項２４に記載の回転駆動機の評価方法。
26. 前記参照信号生成工程では、前記参照信号として、一周期の平均値が零となる信号を生成することを特徴とする請求項２０〜請求項２５の何れかに記載の回転駆動機の評価方法。
27. 前記参照信号生成工程では、前記参照信号として正弦波を生成することを特徴とする請求項２６に記載の回転駆動機の評価方法。
28. 前記参照信号生成工程では、前記参照信号として矩形波を生成することを特徴とする請求項２６に記載の回転駆動機の評価方法。
29. 回転駆動機の制御装置にて回転駆動機の周期的速度変動を抑制するのに使用される補正操作量を設定する補正操作量設定方法であって、
    請求項２２又は請求項２３に記載の評価方法に従い回転駆動機の周期的速度変動に含まれる特定周期成分の位相角又は振幅を推定する推定工程と、
    この推定工程にて推定された特定周期成分の位相角又は振幅に基づき、この位相角又は振幅を有する回転速度変動を相殺するための周期的な補正操作量を設定する補正操作量設定工程と、
    を備えたことを特徴とする回転駆動機の補正操作量設定方法。
30. 前記推定工程では、回転駆動機の周期的速度変動に含まれる特定周期成分の振幅を推定し、
    前記補正操作量設定工程では、前記補正操作量の振幅を、前記推定工程にて推定された特定周期成分の振幅に比例して設定することを特徴とする請求項２９に記載の回転駆動機の補正操作量設定方法。
31. 前記推定工程では、回転駆動機の周期的速度変動に含まれる特定周期成分の位相角を推定し、
    前記補正操作量設定工程では、前記補正操作量の位相角を、前記推定工程にて推定された特定周期成分の位相角と、前記回転駆動機の補正操作量に対する位相遅れとに基づき設定することを特徴とする請求項２９又は請求項３０に記載の回転駆動機の補正操作量設定方法。
32. 回転駆動機の制御装置にて回転駆動機の周期的速度変動に含まれる特定周期の周期変動成分を抑制するのに使用される補正操作量を設定する補正操作量設定方法であって、
    前記回転駆動機の操作量を、前記特定周期で位相角及び振幅のうちの少なくとも一方が互いに異なる複数の周期的な補正操作量を用いて各々補正し、その補正後の複数の操作量を用いて、前記回転駆動機を順次駆動させる駆動工程と、
    駆動工程にて前記回転駆動機が前記各操作量を用いて駆動される度に、前記回転駆動機の基準速度に対する回転速度変動を検出する回転速度変動検出工程と、
    前記特定周期で互いに位相角の異なる複数の参照信号を生成する参照信号生成工程と、
    前記回転速度変動検出工程にて検出された各操作量毎の回転速度変動と前記参照信号生成工程にて生成された各参照信号とを夫々積和演算する積和演算工程と、
    この積和演算工程による演算結果に基づき、前記駆動工程が前記回転駆動機を前記各操作量にて駆動した際に生じる回転速度変動に含まれる前記特定周期成分の振幅をそれぞれ推定する振幅推定工程と、
    この振幅推定工程にて推定された振幅のうち、最も小さい振幅に対応する回転駆動機の操作量を生成するのに用いた補正操作量を、前記回転駆動機の周期的速度変動を抑制するのに適した補正操作量として設定する補正操作量設定工程と、
    を備えたことを特徴とする回転駆動機の補正操作量設定方法。
33. 前記振幅推定工程では、前記駆動工程にて前記回転駆動機が前記各操作量にて駆動される度に前記積和演算工程にて各参照信号毎に得られる演算結果の絶対値の最大値に基づき、前記回転駆動機を前記各操作量にて駆動した際に生じる回転速度変動に含まれる前記特定周期成分の振幅をそれぞれ推定することを特徴とする請求項３２に記載の回転駆動機の補正操作量設定方法。
34. 前記積和演算工程において積和演算に用いる回転速度変動及び参照信号のデータ長は、前記参照信号の一周期分相当のデータ数の略整数倍であることを特徴とする請求項３２又は請求項３３に記載の回転駆動機の補正操作量設定方法。
35. 前記参照信号生成工程では、前記参照信号として、一周期の平均値が零となる信号を生成することを特徴とする請求項３２〜請求項３４の何れかに記載の回転駆動機の補正操作量設定方法。
36. 前記参照信号生成工程では、前記参照信号として正弦波を生成することを特徴とする請求項３５に記載の回転駆動機の補正操作量設定方法。
37. 前記参照信号生成工程では、前記参照信号として矩形波を生成することを特徴とする請求項３５に記載の回転駆動機の補正操作量設定方法。
38. 回転駆動機の周期的速度変動を抑制するのに必要な補正操作量を設定する補正操作量設定工程と、
    回転駆動機を目標回転速度で駆動するのに必要な操作量を前記補正操作量設定工程にて設定された補正操作量にて補正する操作量補正工程と、
    を備え、前記操作量補正工程にて補正された操作量に従い前記回転駆動機を駆動する回転駆動機の制御方法であって、
    前記補正操作量設定工程では、請求項２９〜請求項３７の何れかに記載の補正操作量設定方法に従い前記補正操作量を設定することを特徴とする回転駆動機の制御方法。
39. 請求項１〜請求項９の何れかに記載の回転駆動機の評価装置を構成する前記各手段としての機能をコンピュータにより実現するためのプログラム。

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